粘貼鋼板條加固技術在鋼筋混凝土圓管涵加固中的應用

張 文

（內蒙古綜合交通科學研究院有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010000）

1 引言

鋼筋混凝土圓管涵是公路建設一種常用的結構，廣泛應用于國省干線上。隨著運營年限的增加和運營荷載等級的提高，國省干線上的鋼筋混凝土圓管涵普遍出現混凝土老化、開裂、破損等病害，給公路行車帶來安全隱患[1，2]。鋼筋混凝土圓管涵雖然結構簡單，但是國省干線上數量眾多，如全部拆除重建，勢必會中斷交通，影響運營安全，同時會增加改造費用[3-5]。本文首次將粘貼鋼板條加固鋼筋混凝土圓管涵技術應用于實際工程，此加固方法具有不需要中斷交通、不減小圓管涵過水面積、施工技術難度低及周期短等優點。

2 加固應用實例

2.1 工程概況

本次加固的鋼筋混凝土圓管涵位于110 國道烏海段。現有110國道烏海段為二級公路，由于既有鋼筋混凝土圓管涵使用年限較長，且大重型車輛較多，部分圓管涵出現病害，為減少舊涵拆除對現有交通的影響及施工運營風險，經現場調查并結合計算分析，對110 國道烏海段內不能滿足使用要求的鋼筋混凝土圓管涵進行加固。

2.2 調查分析

2.2.1 既有鋼筋混凝土圓管涵調查

經過現場勘查發現，既有鋼筋混凝土圓管涵普遍存在著混凝土開裂、破損、露筋、鋼筋銹蝕、管節不均勻下沉等病害，但總體而言整體性還算完好（如圖1～圖4所示）。

2.2.2 既有鋼筋混凝土圓管涵分析

圖1 某圓管涵現狀

圖2 管壁橫向裂縫

圖3 管壁縱向裂縫

圖4 管壁破損露筋

根據現場調查發現，既有鋼筋混凝土圓管涵過水斷面尺寸能夠滿足實際過水需求，故從使用功能上有進行加固利用的可能性。部分圓管涵填土較厚，最厚達10m，如果進行拆除重建，將造成交通中斷及施工運營安全隱患[6]。為最大限度利用既有鋼筋混凝土圓管涵，避免大開挖造成交通中斷的后果，達到降低造價、縮短工期的目的，經分析研究決定，擬采用粘貼鋼板條方法對既有鋼筋混凝土圓管涵進行加固。圖5是2m管徑圓管涵加固示意圖。

圖5 2m管徑圓管涵加固示意圖

根據擬定的粘貼鋼板條加固方案，采用有限元分析軟件建立加固圓管涵的實體有限元模型（如圖6～圖7），在最不利工況下進行計算分析[7，8]。

圖6 鋼筋混凝土圓管涵單元

圖7 加固鋼板單元

根據計算分析結果（見圖8），鋼筋混凝土圓管涵采用粘貼鋼板條加固后，在填土壓力、自重和活載作用組合最不利工況下，承載能力和正常使用極限狀態均能滿足設計要求。

圖8 加固后鋼筋混凝土圓管涵應力圖

2.3 粘貼鋼板條加固施工工藝[9，10]

粘貼鋼板條加固施工分為清淤、鋼板條制作安裝、壓力注膠、表面防腐、檢查養護幾個步驟。

2.3.1 清淤

將既有鋼筋混凝土圓管涵內的雜物、淤泥等進行清理，并對既有鋼筋混凝土圓管涵內的病害進行仔細檢查核實，封閉裂縫、修補破損混凝土、對管節內混凝土進行打磨處理，處理后按照設計圖紙尺寸、位置在管壁內植入螺栓。

2.3.2 鋼板條制作安裝

根據設計圖紙要求，采用等離子切割機將鋼板按設計尺寸進行切割，用折彎機對鋼板條進行折彎，將鋼板打眼進行第一次試掛。根據圓管涵現場實際形狀對個別螺栓和鋼板條形狀進行微調固定，保證鋼板條和管壁內側貼合緊密。

2.3.3 壓力注膠

為了保證鋼板條與管壁有效連接，共同受力，采用壓力注膠工藝對鋼板條和鋼筋混凝土管壁進行粘結。壓力注膠前先用封邊膠將鋼板條周圍封閉，留出排氣孔，在鋼板低端粘貼注漿嘴并通氣試漏后，以不小于0.1MPa 的壓力壓入配置好的膠液，當排氣孔出現漿液后停止加壓，并用封邊膠封堵，再以較低壓力維持10min以上。

2.3.4 鋼板表面防腐

膠液固化后對鋼板進行除銹打磨，采用涂抹環氧膠液表面防銹。

2.3.5 檢查與養護

施工完畢后，應對加固圓管涵加強檢測，并做詳細記錄，重點檢查加固鋼板條的變形和銹蝕，并定期進行防腐保養。現110 國道烏海段鋼筋混凝土圓管涵加固工程已全部完成，施工速度快，節約了工期和經費，并且有效的避免了因大面積開挖施工而造成的交通中斷和施工運營風險，取得了預期效果（圖9）。

圖9 鋼筋混凝土圓管涵加固完成圖

3 結語

采用粘貼鋼板條對鋼筋混凝土圓管涵進行加固，避免了開挖施工造成的交通中斷，縮短了施工工期，具有良好的經濟效益和社會效益。此次工程應用是一次全新的嘗試，隨著經驗的積累和施工工藝的改進，粘貼鋼板條方法在鋼筋混凝土圓管涵加固中必將會有更加廣闊的應用前景。